空间的声学特性如何与礼拜形式相关？不同宗教建筑形式的声音处理

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空间的声学特性如何与礼拜形式相关？不同宗教建筑形式的声音处理
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在许多教堂、礼拜堂和其他各种各样的宗教建筑中，由于各样的宗教建筑所呈现出的在听觉上的巨大差异。


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思考空间的声学特性是如何与礼拜形式以及相关的音乐风格相关是很有趣的。这些年来，我为很多教派、教堂和礼拜堂工作过，大到宽阔、多出口的大教堂和宏伟的清真寺，小到几乎是家用的小房间。我告诉我的教会客户，在我观察了你用这个空间做什么，你是如何用的——或者你想怎么用之后，我才能给你设计一个音响系统或是理清声音问题。

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; q+ E% x, A$ v语言清晰度通常是核心所在，但是，常常这不是考虑到的唯一因素——即使在没有音乐全是关于演讲的建筑物中。视觉影响和建筑影响似乎比声学和音波完整性更高。具有讽刺意味的是，或许宗教建筑所具有的广泛的声学特征足以使事物变得混乱，模糊了拥有良好声学的重要性。
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如图1所示，教堂和礼拜堂展现了最广泛的音响效果，混响时间大约从一秒钟到超过三秒钟。事实上，他们实际超过了这个比例，很多宗教建筑有六秒钟的中频混响时间或者更多。所以，为什么会有这么大的差异？是什么让礼拜堂需要6:1的音响效果，而音乐最多只有2:1或2.5:1？根本上说，有两个原因，下面解释一下。
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首先，音响效果受建筑物大小和结构的影响；其次，在一定程度上，音响效果取决于宗教的性质和/或礼拜的形式，只有在过去50到60年左右的时间里，空间的音响效果才会适合宗教，在此之前，音效效果在本质上决定了礼拜的形式，例如，800年至1000年以前，许多欧洲的大教堂建立的时候，其庞大的规模和固有的长混响时间意味着在任何一段重要的距离内，讲话都是不清楚的。此外，声学特性还意味着，音乐的节奏必须相对缓慢，才能让一个音符或短语在下一个音符或短语响起之前就消失彻底--否则，就无法区分它们，它们就会们就会混成一锅粥。
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讲话也是这样，但是词与词之间间隔的时间也应相应延长，某些形式的合唱音乐——比如圣歌，当然——是利用长周期的混响创作的，让声音相互流动。为了正确看待这一点，我绘制了多年来我有幸衡量的一些英国大教堂的混响特征。
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如图2所示，平均混响时间约为4.5秒钟，尽管其中一栋建筑中的中频混响时间达到了近6秒钟的峰值，“现代宗教”和礼拜形式无法在如此混响的环境中运作，因为语音或声音是具有不同意义的并且需要更大的影响。当代音乐也要快得多，完全不适合这种声学环境。然而，这些长周期混响时间对于风琴和合唱音乐，以及圣歌来说是理想的，后者通常是最适合不太空旷但同样有混响的空间。


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我测量过的周期最长的大教堂混响时间是在一座现代化的大教堂里，9.5秒左右。其中也有一些有趣的声音焦点问题但有了合适的音乐听起来却很神奇。从技术上讲它是野蛮的更一般地混响时间过长本质上是语音可懂度的杀手。然而有了正确的音响系统设计和清晰的语音即使是那样的声学异常值最终能被消除。

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6 @  l4 C: [7 f) l- ]同时，清真寺是经常表现出具有挑战性音响效果的另一种形式的宗教建筑。图3显示了许多大的清真寺的混响时间的特征，从数字中可以清楚地看出，没有“典型的清真寺声学特征”这样的东西。小的祈祷厅（例如，100到200人）通常有一个低于底部红色曲线的混响时间特征，并且，相对来说是良性的。


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9 f; B: C. C- @: s2 `) s在尺度较小的宗教声学是相对呆板的，即更加现代的礼拜形式比如那些包括赞美乐队规定。这些空间实际上是剧院或演讲厅因此它们的混响时间不应超过大约1秒钟除非它们有几百个座位。
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图4显示了在属于同一信仰的几栋建筑物中进行的一些测量。该宗教在很大程度上以演讲为基础但也有一些传统的会众演唱。在1.35秒处较高的蓝色曲线，混响时间有点过长且感觉相当活跃。虽然一个标准分布式天花板扬声器系统工作它是非常接近可接受的边缘(和反馈!)。在建筑中测量到的较低的红色和绿色曲线，虽然很死寂,难以歌唱，但表现出了出色的语音清晰度。橙色曲线在大约1.1秒钟基本上是最优的:活跃的足以唱歌并且能很好地控制因此声音系统能够传送高清晰度在反馈之前有大量的增益。紫色曲线的混响时间约为0.9秒钟。在中频是可以接受的但如果低音上升已得到更好的控制，是能够改进的。
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8 X! \, R* R( I' J0 k" p! X最后图5显示了一个可容纳约800人的现代化中型教堂的混响时间。混响时间有点长使赞美乐队的空间相当富有生气其声音有时会变得有些模糊。(反馈通常也是一个挑战。）正如我去年三月所解释的音响效果不仅仅是混响时间还有很多东西。像在建筑和声学中的许多东西一样细节决定成败——且往往无处不在。


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图1:各种活动和建筑用途的最佳混响时间。


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3 c  s- D( H) |. u图2：某大教堂混响时间。

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$ d( G/ s$ ?* t4 X* T图3:大型和中型清真寺的典型混响时间特征。



( m- C4 G0 k" j1 I* k- p1 t图4：同一信仰的不同礼拜堂的混响时间特征。
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图5：宗教乐队的现代浸信会教堂混响时间特征。